ROBÓTICA (ROB74) AULA 1. INTRODUÇÃO A ROBÓTICA PROF.: Michael Klug

Transcrição

1 ROBÓTICA (ROB74) AULA 1 INTRODUÇÃO A ROBÓTICA PROF.: Michael Klug

2 PROGRAMA Introdução a Robótica: Origens Componentes Aplicações Classificação Cinemática: Direta, Inversa, Diferencial (Jacobiano) Controle: Geração/Planejamento de Trajetórias Programação de Robôs Industriais Projeto

3 O que é Robótica? Contexto Geral

4 O que é Robótica? Contexto Geral

5 O que é Robótica? Contexto Geral

6 O que é Robótica? Contexto Geral

7 O que é Robótica? Contexto Geral

8 Máquinas que... Realizam tarefas que envolvem movimentos: maior mobilidade e habilidade que máquinas tradicionais; São comandadas por computador São programáveis Possuem comunicação com o meio (tato, visão, proximidade) Têm capacidade de autoprogramação

9 Máquinas que...

10 Estrutura de Máquinas

11 Origens Manipulação remota Dispositivos de manipulação de materiais (George Devol, 1954, Unimation) Duas tecnologias antecessoras: comando numérico e manipulação remota

12 Robótica Industrial Estrutura geral de um sistema robótico Tarefa (referência de posição, força, trajetórias) Controle e Supervisão Acionamento Mecânico Sensores

13 Componentes

14 Tipos de Juntas

15 Exemplo SCARA 3 juntas de rotação 1 junta de translação 4 graus de liberdade Obs: muitas vezes Número de Juntas Graus de Liberdade

16 Estrutura da Cadeia Cinemática Cadeia Cinemática Aberta (Robôs Seriais)

17 Estrutura da Cadeia Cinemática Cadeia Cinemática Fechada (Robôs Paralelos)

18 Envelope de Trabalho Envelope/Volume de trabalho é o espaço em que o robô pode manipular a extremidade de seu punho; Configurações Seriais: Cartesiano (PPP) Cilíndrico (RPP) Esférico (RRP) Scara (RRP) Vertical Articulado (RRR)

19 Classificação dos Robôs

20 Cartesiano (XYZ) Configurações Seriais

21 Cartesiano Configurações Seriais

22 Cilíndrico Configurações Seriais

23 Cilíndrico Configurações Seriais

24 Cilíndrico Configurações Seriais

25 Esférico (Polar) Configurações Seriais

26 Esférico (Polar) Configurações Seriais

27 Esférico (Polar) Configurações Seriais

28 Scara Configurações Seriais

29 Configurações Seriais Vertical Articulado

30 Configurações Seriais Vertical Articulado

31 Delta (3 GdL) Configurações Paralelas

32 Configurações Paralelas Tricept (3 GdL)

33 Configurações Paralelas Orthoglide (3 GdL)

34 Configurações Paralelas Quattro (4 GdL)

35 Configurações Paralelas Plataforma de Stewart (6 GdL)

36 Comparação ET Admite-se: juntas rotacionais varrem 360 graus e juntas prismáticas são todas iguais e deslocam o comprimento L;

37 Seriais X Paralelos NÍVEL MECANISMO CONTROLE CARACTERÍSTICAS MANIPULADOR MANIPULADOR SERIAL PARALELO Inércia Grande Pequena * Volume de Trabalho Grande * Pequeno Aparência Antropomórfica Base Estrutural Fabricação Difícil Fácil * Controle de posição no espaço de trabalho Difícil Fácil * Controle de força no espaço de trabalho Fácil * Difícil Detecção de Forças Difícil Fácil * Erro de Posição Acumulado Média * Erro de controle de Forças Perto de Pontos Singulares Média * Degeneração no controle de força Grande movimento do atuador Dinâmica Complicada * Acumulado Diminuição de exatidão no posicionamento Grande força no atuador Muito mais complicada

38 GdL X GdM Graus de Liberdade (GdL) movimentos independentes Graus de Movimento (GdM)

39 GdL X GdM OBS: Geram uma outra classificação de Robôs.

40 Classificação Segundo GdL s Robôs de Propósito Geral (6 GdL): conseguem atingir qualquer posição e orientação no espaço de trabalho. Robôs Redundantes (GdM > GdL): quando possuem articulações adicionais, utilizados para alcançar locais de difícil acesso contornando obstáculos (ou robôs com trilhos). Robôs Limitados (< 6 GdL): movimentação limitada.

41 Sistemas com 1 eixo GdL X GdM

42 GdL X GdM Sistemas com 2 eixos Sistemas com 3 eixos

43 Aplicações Manipulação de materiais: não há transformação dos objetos: *Palletização; *Carregamento Fabricação: *Preparação de máquinas * Empacotamento *Soldagem *Colagem e selamento *Corte (laser, jato) * Pintura *Montagem (mec. e elet.) *Acabamento Inspeção e medição: *Qualidade

44 Aplicações Motivações para aplicação na indústria Tarefas repetitivas e em ambientes insalubres Precisão Qualidade Rapidez Marketing Redução de custos

45 Aplicações - Paralelo Simuladores de vôo e de automóveis; Montagem de placas de circuito impresso; Processo de fresagem de alta velocidade; OBS: como a força é distribuída entre diversos elos paralelos e só há um estágio de elos antes do efetuador, o peso do robô e seu momento de inércia são reduzidos, possibilitando a realização de tarefas precisas em alta velocidade.

46 Exemplos: Ferramentas

47 Exemplos: Ferramentas

48 Exemplos: Ferramentas

49 Exemplos: Ferramentas

50 Estatísticas

51 Estatísticas Citação IFR (International Federation of Robotics)

52 Estatísticas

53 Estatísticas

54 Estatísticas

55 Mercado no Brasil Maiores consumidores: Setor automobilístico (montadoras e fornecedores de autopeças): ~65% Médias e pequenas empresas: ~18%

56 Robótica TEMAS ATUAIS: Controle de Força; Cooperação; Programação; Projeto de robôs.

57 Cinemática Direta: Espaço das juntas q=[q1 q2... qn] Espaço operacional x=[px py pz α θ γ]

58 Cinemática Inversa: Espaço operacional x=[px py pz α θ γ] Espaço das juntas q=[q1 q2... qn]

59 Cinemática Trajetórias ponto-a-ponto Contínuas - path motion

60 Cinemática Diferencial Relacionar velocidades das juntas e do efetuador; Matriz Jacobiana:

61 Programação Caixa de Comando (teach/flex - pendant)

62 Programação Linguagens de Programação: VAL II (Unimation) AML (IBM) PDL-2 (Comau) RAPID (ABB) ACL (Eshed) Exemplo: MOVL P1 MOVC P2,P3,P4 WAIT S2